【正文】 鋼種： 1Cr17Ni2 表 31 計(jì)算選定鋼種及其成分 (GB/T 122020xx 不銹鋼 ) C Si Mn P S Cr Ni ～ ≤ ≤ ≤ ≤ ～ ～ 注：括號(hào)內(nèi)是計(jì)算時(shí)的設(shè)定值，取其成份的中限。 （ 1） 確定物料消耗量： A 金屬爐料配入量。爐頂、爐襯和電極消耗量見(jiàn)表 36。 （ 4） 確定金屬量： 金屬量＝ 金屬爐料重＋礦石帶入的鐵量－料中 C、 Si、 Mn、 P 和 Fe 的燒損量＋焦炭配入量 ＝ 100＋ － ＋ ＝ 年產(chǎn) 130 萬(wàn)噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 第 18 頁(yè) （ 5） 確定爐氣量：爐氣來(lái)源于爐料和電極中碳的氧化物 CO 和 CO2，氧氣和空氣帶入的 N2，物料中的 H2O 及其反應(yīng)產(chǎn)物，游離 O2 及其反應(yīng)產(chǎn)物，石灰的燒減（ CO2），結(jié)果列于表 310。根據(jù)表 35 得假定，其結(jié)果一并列入表 312。 3）消耗的電能。K），由爐氣量可得 : Qx＝ [（ 120025） ]＝ KJ 名稱 熱容（ KJ/Kg/K） 溫度（ K） 消耗量（ Kg） 物理熱（ KJ） 廢鋼 298 焦炭 298 石灰 298 火磚塊 298 礦石 298 爐頂高 Al 磚 873 爐襯 Mg 砂 873 氧氣 298 空氣 298 電極 723 合計(jì) 年產(chǎn) 130 萬(wàn)噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 第 24 頁(yè) 表 319 爐渣物理熱 名稱 熔化期爐渣 氧化期爐渣 合計(jì)（ KJ） 溫度（ ℃ ） 1500 1650 熱容（ KJ/Kg） 物理熱（ KJ） （ 150025） = （ 162525）= 3)熱反應(yīng)消耗熱量詳見(jiàn)表 320。電 極熱損失等。 年產(chǎn) 130 萬(wàn)噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 第 26 頁(yè) 4 車間主要設(shè)備的選擇 電弧爐主要設(shè)備的選擇 校核年產(chǎn)量 對(duì)于年產(chǎn)量 130萬(wàn)噸的電弧爐車間 ,采用超高功率偏心底出鋼電弧爐 ,利用水冷掛渣爐壁技術(shù) ,電弧爐公稱容量為 90 噸。 鑄坯斷面為 1801030mm2 鋼包允許的最大澆注時(shí)間 鋼包允許的最大澆注時(shí)間受鋼種 ,鋼包容量 ,包襯材質(zhì) ,烘烤條件等系列的影響 .由經(jīng)驗(yàn)公式 :maxt ＝ ()f/ maxt 鋼包允許的最大澆注時(shí)間 ,min； G鋼包容量 ,110t； f質(zhì)量系數(shù) ,f＝ 10 可以得到， tmax＝ ()f/＝（ ） 1 0/＝ 61 min。 電極長(zhǎng)度 L=900+L5, L5 為電極把持器頂端降到最底位置時(shí)與爐 門(mén)坎面的距離 ,取其值為： 2500mm，則 L=900+2500=3400mm。實(shí)踐表明，該項(xiàng)熱損失占熱量總收入得 6～ 9%,本計(jì)算取 8%。將鐵的揮發(fā)物計(jì)入煙塵中，煙塵熱容為 （ KJ/Kg 計(jì)算熱支出 QZ 1）鋼水物理熱 Qg。見(jiàn)表 312。 [6] 1) 確定渣量： A． 留渣量。前后二者之差即為所需凈氧量 。其結(jié)果列于表 36。 表 32 爐料中元素?zé)龘p率 成份 C Si Mn P S 燒損率 （ %） 熔化期 25～ 40，取30 70～ 95，取85 60～ 70，取65 40～ 50，取45 可予忽略 氧化期 ① 全部燒損 20 ② 25～ 30，取27 ① 按末期含量比規(guī)格下限低 ～ %（取 %）確定（一般不應(yīng)低于%的脫碳量）； ② 按末期含量 %來(lái)確定。冷卻管是用鋼爐鋼管，兩 端是用鍋爐鋼管彎頭或鍋爐鋼鑄造彎頭制作的。 水冷掛渣爐壁設(shè)計(jì) 由于電弧爐的高功率化，是爐內(nèi)熱負(fù)荷急劇增加，爐內(nèi)熱量分布不均勻加劇，從而使?fàn)t壁壽命大大降低，利用水冷掛渣爐壁來(lái)解決上述問(wèn)題，對(duì)于超高功率電弧爐爐壁熱量很高，故選用管式水冷掛渣爐壁，其特點(diǎn)如下： （ 1） 一定厚度的此爐壁可以抗擊爐料撞擊或者爐料搭接打弧，以及吹氧不當(dāng)造成的過(guò)熱； （ 2） 具有很好的掛渣能力； （ 3） 采用分離式爐殼，易于拆卸更換。增強(qiáng)相與減弱相電弧功率的增強(qiáng)和減弱的數(shù)值是相等的，也就是有一部分功率從減弱相轉(zhuǎn)移到增強(qiáng)相去了，這種現(xiàn)象稱為 “相間功率轉(zhuǎn)移 ”。水冷銅管 管壁 厚度一般為 10 ㎜。 從變壓器低壓側(cè)出線端到變壓器室外面的軟電纜接頭處是硬銅母線。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取電極直徑 d 為 600mm。經(jīng)過(guò)計(jì)算及經(jīng)驗(yàn)值的推薦，本設(shè)計(jì)出鋼箱的高度取為 3275mm。偏心距選取過(guò)大，則偏心區(qū)內(nèi)的廢鋼不容易熔化，即使全部熔化，由于溫度不均勻，該區(qū)的鋼液成分偏差很大，造成冶煉的不正常。一般為 3176。為安全起見(jiàn)，底部排三層鎂質(zhì)火磚，與鋼水接觸的底部為鎂砂搗打料。 爐門(mén)寬度： l=（ ） D=1263mm 爐門(mén)高度： b=（ ） l=1010mm 偏心底出鋼箱的設(shè)計(jì) 電弧爐煉鋼傳 統(tǒng)的 “老三期 ”工藝中，出鋼帶入鋼包的爐渣是還原性的，而超高功率電弧爐及爐外精煉技術(shù)應(yīng)用后，電爐出鋼前的爐渣是氧化性的，生產(chǎn)實(shí)踐證明，這種爐渣帶入鋼包對(duì)精煉效果有如下不利影響： 1 降低脫氧、脫硫能力，從而降低鋼水質(zhì)量 2 降低合金回收率，鋼的化學(xué)成分不穩(wěn)定 3 降低鋼包吹氬或攪拌強(qiáng)度 4 降低包襯壽命 偏心底出鋼是電弧爐底鋼的一種形式，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)渣出鋼。鋪 3 層鎂磚，永久層厚 195mm。） (3)爐底厚度：爐底厚度 δ 底， δ 底 =900mm； 爐底的結(jié)構(gòu)分為絕熱層、永久層、工作層。同時(shí)考慮到熔池?zé)嶙璧囊蛩?，?D/H≤4時(shí)，熔池?zé)嶙栾@著增加，不利于鋼水加熱，當(dāng) D/H≥4～ 6 時(shí)，單位容積的界面面積急劇增加，故綜合考慮選取 D/H=5。 其形狀應(yīng)有利于冶煉反應(yīng)的順利進(jìn)行，砌筑容易，修補(bǔ)方便?，F(xiàn)代電弧爐爐體中部是圓筒形，爐底為弧形，爐頂為拱形。鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)是精煉跨與連鑄跨的紐帶。 （ 2） 工藝制度 確定工藝制度是整個(gè)工藝設(shè)計(jì)的基本方案，是設(shè)備選擇，工藝布置等一系列問(wèn)題的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。 留鋼量取 12 噸，故取電弧爐公稱容量 90t，且車間需要兩臺(tái)電弧爐可滿足要求。年產(chǎn) 130 萬(wàn)噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 i 年產(chǎn) 130 萬(wàn)噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 摘要 本文敘述了年產(chǎn) 130 萬(wàn)噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間工藝設(shè)計(jì)過(guò)程，通過(guò)對(duì)電弧爐相關(guān)材料的查閱，對(duì)現(xiàn)代電弧爐煉鋼工藝及車間布置有了一定的了解和認(rèn)識(shí) 。gN 式中 gN—電弧爐的公稱容量； f—超裝系數(shù) 取 ； gN=。 電弧爐煉鋼車間設(shè)計(jì) 電弧爐煉鋼車間設(shè)計(jì)與建設(shè)的基礎(chǔ)材料 （ 1） 建廠條件 1） 各種原料的供應(yīng)條件，特別是鋼鐵原料來(lái)源； 2） 產(chǎn)品銷售對(duì)象及其對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求； 3） 水電資源情況，所在地區(qū)的產(chǎn)品加工，配件制作的協(xié)作條件； 4） 交通運(yùn)輸條件，水路運(yùn)輸及地區(qū)公路、鐵路的現(xiàn)狀與發(fā)展計(jì)劃； 5） 當(dāng)?shù)貧庀?，地質(zhì)條件，環(huán)保要求。 （ 3） 連鑄與精煉跨：此跨設(shè)有公稱容量 110 噸的 AOD 精煉爐兩臺(tái)、 110噸的 LF 精煉爐兩臺(tái)，爐側(cè)設(shè)有 AOD 爐的維修區(qū)域及鋼包的修砌區(qū)、有鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)。電弧爐 近于球形體，從減少散熱面出發(fā)，以球形最好。這樣的形狀可保證爐料加速熔化，鋼液可積蓄在球形熔池底部，且易于維修。但 鍋考慮到本設(shè)計(jì)的還原期在后續(xù)工藝 —精煉爐中進(jìn)行，故 D/H 不應(yīng)過(guò)大。 90t 爐子， δ 壁 =550mm；（工作層 460mm，絕熱層 90mm。 永久層的作用是保證熔池的堅(jiān)固性，防止漏鋼，一般為 2—4 層（ 65mm鎂磚），用鎂磚砌筑。爐門(mén)應(yīng)該滿足以下的要求： （ 1） 能清楚看見(jiàn)爐內(nèi)的爐料，爐頂中心，并便于觀察爐內(nèi)情況； （ 2） 能方便的修補(bǔ)爐壁和爐底； （ 3） 熔煉過(guò)程中，電極折斷時(shí)能將電極從爐門(mén)取出： （ 4） 方便噴吹爐料和氧氣。 爐底 偏心底出鋼電弧爐爐底設(shè)計(jì)成淺盤(pán)狀，以確保無(wú)渣出鋼。偏心 底出鋼電弧爐的傾動(dòng)液壓缸行程較傳統(tǒng)電弧爐小，為保證不帶渣出鋼，以避免出鋼箱部分產(chǎn)生漩渦，即爐體傾動(dòng)最大至結(jié)束出鋼時(shí)，使?fàn)t內(nèi)留一部分鋼水，為此應(yīng)使?fàn)t體迅速回傾。 2）偏心距 即出鋼口中心線至爐子中心線的距離。時(shí)，鋼水不與出鋼箱的水冷蓋板相接觸，并留有一定的安全距離，還要求氧化渣全部留在爐內(nèi)。. 計(jì)算得取 d＝ 505mm。因?yàn)槎叹W(wǎng)導(dǎo)體中電流，特別是經(jīng)常性的沖擊性短路電流使導(dǎo)體之間存在很大的動(dòng)力，所以目前絕大多數(shù)電弧爐的短網(wǎng)都采用銅來(lái)制造，而很少用機(jī)械強(qiáng)度較差的鋁。 水冷導(dǎo)電銅管裝在電極夾持器的上方，一頭與軟電纜相連，一頭與電極夾頭相連。其他兩相也由于感抗不同而電弧功率不同，兩相中電弧功率大的一相稱為 “增強(qiáng)相 ”，電弧功率小的一相稱為 “減弱相 ”。 （ 4） 短網(wǎng)線路傳統(tǒng)為單線布法，應(yīng)盡量實(shí)行往返電流交叉排列的雙線布法。 管式水冷掛渣爐壁由多支冷卻管組合而成。采用氧化法冶煉 。加入廢鋼 100kg。 （ 2）確定氧氣和空氣消耗量：耗氧項(xiàng)包括爐料中元素的氧化，焦炭和電極中碳的氧化；而礦石則帶來(lái)部分氧，石灰中 CaO 被自身 S 還原出 部分氧。 表 310 爐氣量計(jì)算 項(xiàng)目 氣態(tài)產(chǎn)物 （ kg） CO CO2 N2 H2O H2 揮發(fā) 物 合計(jì) 爐料中 C 的氧化 28/12= 44/12= 焦炭帶入 28/12= 44/12= 電極帶入 28/12= 44/12= 礦石帶入 %= 石灰?guī)? 氧氣帶入 空氣帶入 游離 O2 參 與反應(yīng)：CO+1/2O2=CO2 10%28/16= 10%44/16= H2O 參與 反應(yīng)：H2O+CO=H2+CO2 28/18= 44/18= 2/18= 合計(jì) % *H2O 參與反應(yīng)全部消耗 *計(jì)算條件是：常溫（ 20℃ ）（ ）下空氣相對(duì)濕度為 %； 20℃ 的飽和蒸汽壓為 ；為 14℃ ；先求濕空氣體積（ (273＋ 20)/273(－)=) （ 6）熔化期總物 料平衡表見(jiàn)表 311 氧化期物料計(jì)算 引起氧化期物料波動(dòng)的因素有：扒除熔化渣，造新渣；金屬中元素進(jìn)一步氧化；爐頂，爐襯的損蝕和電極的燒損。 D. 造渣時(shí)加入石灰、礦石、和帶入的渣量。根據(jù)消耗的熱量確定，為 詳見(jiàn)下面計(jì)算。 表 320 吸熱量 名稱 消耗量 化學(xué)反應(yīng) △ H（ KJ/Kg） 吸熱量（ KJ） 金屬脫碳 %= [C ]＋（ OFe ）＝ [CO ]＋ [Fe] 6244 金屬脫硫 [FeS ]＋（ CaO ）＝（ CaO ）＋（ OFe ） 2143 石灰燒減 %= 3CaCO ＝ CaO ＋ 2CO 4177 水分揮發(fā) 石灰?guī)? %= 2HO→{ 2HO} 1200℃ 1227 空氣帶入 ＋= 礦石帶入 2%=4 焦炭 0909%= 小計(jì) 合計(jì) 5)煙塵物理熱 Qy。其損失量與設(shè)備大小，冶煉時(shí)間等等因素有關(guān)。 校核年產(chǎn)量 A=135 萬(wàn)噸 .此容量電弧爐完全符合車間生產(chǎn)要求 ,根據(jù)相關(guān)資料選擇電弧爐 ,其主要技術(shù)性能如下表： 表 4－ 1 電弧爐的參數(shù)列表 名稱 單位 數(shù)值 額定容量 t 90 最大出鋼量 t 112 爐殼內(nèi)徑 mm 6410 電極直徑 mm 600 工作門(mén)尺寸 mmmm 12631010 爐體傾動(dòng) 液壓 爐蓋提升 液壓 電極升降 液壓 除塵方式 除塵罩 對(duì)電極的要求 (1) 具有好的機(jī)械強(qiáng)度； (2) 具有交底的電阻率 ,良好的導(dǎo)電性； (3) 良好的導(dǎo)電氧化性； (4) 電極成品具有正規(guī)的幾何形狀 ,彎曲度 ≦ %； (5) 灰分含量要低。 拉坯速度 拉坯速度是連鑄機(jī)每一流每分鐘拉出鑄坯的長(zhǎng)度來(lái)表示 , m/min.[8] (1)工作拉速 在實(shí)際生產(chǎn)中連鑄機(jī)不能按理論拉速工作 ,為改善鑄坯質(zhì)量 ,應(yīng)該使用比理論拉速小一些的工作拉速進(jìn)行生產(chǎn) ,因此通常說(shuō)的拉速指的是工作拉速 .常用經(jīng)驗(yàn)公式 : lvfS? v工作拉速 ,m/s； l鑄坯橫斷面周邊長(zhǎng) ,l＝ 2420mm； s鑄坯橫斷面面積 ,s＝ 185400mm2； 年產(chǎn) 130 萬(wàn)噸連鑄坯的電弧爐煉鋼車間設(shè)計(jì)